Uusi mikrofluidilaite tuo edullisen munuaistestauksen hoitoon

Uusi mikrofluidilaite tuo edullisen munuaistestauksen hoitoon

Krooninen munuaissairaus (CKD) vaikuttaa yli 800 miljoonaan ihmiseen maailmanlaajuisesti, ja se diagnosoidaan usein liian myöhään, jotta siihen voitaisiin puuttua tehokkaasti. Varhainen havaitseminen riippuu biomarkkerien, kuten kreatiniinin ja virtsan albumiinin ja kreatiniinin suhteen (UACR) tarkasta mittauksesta. Vaikka virtsan testaus on ei-invasiivinen ja informatiivinen, standardimenetelmät ovat aikaa vieviä, kalliita ja vaativat erikoistuneita laitteita. Nykyiset hoitopistelaitteet tarjoavat käyttömukavuutta, mutta ovat edelleen kohtuuttoman kalliita tai teknisesti monimutkaisia ​​monille käyttäjille. Siksi tarvitaan kiireesti vankka, edullinen ja käyttäjäystävällinen alusta virtsan kreatiniinin kliinisen tarkkuuden mittaamiseksi. Näiden haasteiden vuoksi tarvitaan uusia lähestymistapoja saatavilla olevien diagnostisten työkalujen kehittämiseen kroonisen sairauden seulontaa ja seurantaa varten.

Manitoban yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä kliinisten ja teknisten kumppaneiden kanssa kehittäneet edullisen, passiivisen mikrofluidilaitteen virtsan kreatiniinitestaukseen. Julkaistu (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) 2. huhtikuuta 2025Mikrojärjestelmät ja nanotekniikkaTutkimus kuvaa "UCR-sirun" suunnittelua, valmistusta ja validointia. Tämä laite käyttää väripohjaista JAFFE-reaktiota ja painetasapainotettua virtausjärjestelmää nopean ja vakaan mittauksen aikaansaamiseksi. Poistamalla ulkoisten pumppujen tai sähkön tarpeen UCR-siru tasoittaa tietä kohtuuhintaisille, hajautetuille munuaistoiminnan testauksille.

UCR-CHIP yhdistää kaksi avaininnovaatiota: Passive 2-Phase Pressure Compensation System (2-PPC) ja mikrofluidikanavaverkosto, joka on suunniteltu tarkkaan 1:5 sekoitussuhteeseen virtsan ja reagenssin välillä. Tämä asetus varmistaa johdonmukaiset kemialliset reaktiot ja kolorimetrisen signaalin nopean stabiloinnin. Käyttämällä Jaffe-reaktiota, joka tuottaa oranssin kompleksin kreatiniinin vuorovaikutuksessa pikriinihapon kanssa emäksissä, siru mahdollistaa kvantitatiiviset optiset lukemat USB-mikroskoopin kautta. Signaalin stabiloituminen saavutetaan 7 minuutissa ja ChIP säilyttää havaitsemisen stabiiliuden 30 minuutin ajan - merkittävä parannus perinteisiin määrityksiin verrattuna. Tekninen validointi osoitti dynaamisen lineaarisen havaitsemisalueen jopa 40 mm ja matalan havaintorajan 0,521 mm, joka kattaa koko kliinisen alueen. Verrattuna kaupallisiin hoitopistejärjestelmiin UCR-siru osoitti vertailukelpoista tai parempaa tarkkuutta ja vähemmän keinotekoisia virtsamatriiseja. Lisäksi optimoitu ikkuna linssimäisille havaintoikkunoille, joilla on virtauksen kesto, parantaa signaalin tasaisuutta ja lyhentää täyttöaikaa. Laite on valmistettu kuivakalvolitografialla korkean tarkkuuden takaamiseksi, ja se on sekä skaalautuva että toistettava. Yhdessä nämä ominaisuudet tekevät UCR-sirusta houkuttelevan alustan kannettavalle diagnostiikalle.

Tavoitteenamme oli luoda diagnostinen työkalu, joka on yhtä helppokäyttöinen kuin glukoositestiliuska, mutta joka on laboratoriopohjaisen kreatiniinianalyysin tarkkuus. UCR-siru vastaa tähän tarpeeseen yhdistämällä mikrofluidisen tarkkuuden käyttäjäystävälliseen suunnitteluun. Se voi muuttaa tapaa, jolla havaitsemme ja hoidamme munuaissairauksia, erityisesti aliresursseissa olosuhteissa. "

Dr. Francis Lin, toinen vanhempi kirjailija

Tri Lin korosti laitteen kohtuuhintaisuutta ja skaalautuvuutta tärkeiksi eduiksi laajalle levinneelle kansanterveyden käyttöönotolle.

CKD-seulonnan lisäksi UCR-siru tarjoaa laajemman alustan reaaliaikaiseen terveydentilan seurantaan eri skenaarioissa urheilulääketieteestä äitiyshoitoon ja huumetestaukseen. Tutkijat kuvittelevat tämän sirun integroinnin samanlaiseen virtsan albumiinin mikrofluidilaitteeseen UACR:n, munuaisvaurion ratkaisevan merkkiaineen, samanaikaiseen mittaamiseen. Suunnittelu soveltuu myös tuleviin päivityksiin käyttämällä entsymaattisia määrityksiä tai fluoresenssipohjaista havaitsemista spesifisyyden parantamiseksi. Pienellä, kustannustehokkaalla ja sähköisesti vapaalla muodollaan UCR-siru on tärkeä askel kohti tasapuolista hoitopistediagnostiikkaa, joka on räätälöity sekä kliinisiin että kotiympäristöihin.

Lähteet: